全 文 :蓬蘽叶中茶多酚的微波提取
王 芳, 董 乐, 林 娈
(泉州师范学院化学与生命科学学院, 福建 泉州 362000)
摘 要:以蓬蘽叶为原料, 采用乙醇作为提取溶剂, 通过正交试验, 探讨在微波辐射下微波功率、溶剂浓度、料液比、提
取时间和提取级数对茶多酚提取率的影响, 获得从蓬蘽叶中提取茶多酚的最佳工艺条件。结果表明, 微波辅助法从蓬蘽叶
中提取茶多酚的适宜工艺条件为: 蓬蘽叶在 40%乙醇溶液中料液比(W∶V) 1∶10, 提取功率 320 W, 提取时间 60 s, 微波浸提
2 次,此条件下茶多酚提取率为 88.78%。
关键词:蓬蘽; 叶; 茶多酚; 微波辐射
中图分类号: S685 文献标识码:A 文章编号:1004-874X(2009)11-0120-04
Extraction of tea polyphenols in the leaves from Rubus hirsutus
Thunb. under microwave radition
WANG Fang, DONG Le, LIN Luan
(School of Chemistry and Life Science, Quanzhou Normal College, Quanzhou 362000, China)
Abstract: The methodological condition of extracting tea polyphenols from the leaves of Rubus hirsutus Thunb. under
microwave radition, using the ethyl hydroxide as the extracting agent was studied. The condition of the extraction in the
experiment, the influent factors of the power of microwave radiation, concentration of the solvent, proportion between of the
leaves and the solvent (g/mL), extracting time,stages of the extraction and times of the ethyl acetate extraction were studied. By
microwave radition,the proper condition of extracting tea polyphenols from the leaves could be obtained. By the experiment,the
proper condition of extracting tea polyphenols from the leaves under microwave radition was got 88.78% (mass percent) tea
polyphenols was prepared with the 1 : 10 (W∶V) proportion between of the leaves of the Rubus hirsutus Thunb. and the solvent,
40% concentration(V∶V) of the ethyl hydroxide under the 320 W microwave radiation for 60 s,2 times of extraction stage.
Key words: Rubus hirsutus Thunb.; leaves; tea polyphenols; microwave radiation
收稿日期: 2009-08-02
基金项目: 福建省高校服务海西建设重点项目(A101); 福建
省自然科学基金项目(2008J04011); 福建省教育厅科技计划项目
(2007JA07151); 泉州市科技局技术研究与开发项目(2007N6); 泉
州师范学院重点学科建设项目
作者简介 : 王芳 (1969-),女,蒙古族,博士 ,副教授,E-mail:
dwf320@163.com
茶多酚 (Tea polyphenols,简称 TP)是多酚类化合
物的复合体,是一种无毒天然食品添加剂 (GB 12493
-92), 其抗氧活性高于一般非酚性或单酚羟基类抗氧
剂[1],因而茶多酚作为食品抗氧剂在食品的加工、生产、
贮存中的应用前景非常广阔。 目前,国内外茶多酚粗
品的提取的方法主要有溶剂提取法、金属离子沉淀萃
取法、树脂吸附柱层析法、低温纯化酶提取法、超临界
CO2流体法、超声波浸提法和微波浸提法 [2],其中微波
法与传统工艺相比,具有高效节能、产品质量好、避免
使用有毒溶剂、产品安全等优点。
蓬蘽 (Rubus hirsutus Thunb.)是蔷薇科 (Rosaceae)
悬钩子属(Rubus L.)多年生落叶灌木。福建省各地均有
分布。其根蘖苗能力极强,因此常成片分布,资源量大。
根、全草入药,具清热止血、祛风除湿功能,用于急性黄
胆型疸炎、 风湿关节痛等. 茎皮、 叶均含多酚类化合
物、纤维素 [3]。 目前,悬钩子属药用植物在选育种和栽
培利用、鲜食与加工利用、药用以及环境保护方面已引
起了人们广泛的关注,但关于从该属植物中提取茶多
酚的报道较少,从蓬蘽中提取茶多酚的研究尚未见报
道。 本研究以蓬蘽叶为原料,采用乙醇作为提取溶剂,
通过正交试验,探讨在微波辐射下微波功率、溶剂浓
广东农业科学 2009 年第 11 期120
DOI:10.16768/j.issn.1004-874x.2009.11.033
D(料液比,g/mL)
1∶8
1∶10
1∶12
C(加热时间,s)
40
60
80
B(微波功率,W)
160
320
480
A(乙醇浓度,%)
40
60
80
水平
1
2
3
表 1 提取工艺正交试验因素水平设计
度、料液比、提取时间和提取级数对茶多酚提取率的
影响,获得从蓬蘽叶中提取茶多酚的最佳工艺条件。
1 材料与方法
1.1 试验材料
供试蓬蘽植株于 2009 年 5 月采自福建省境内,
经福建中医学院中药系专家鉴定为蔷薇科悬钩子属
植物 Rubus hirsutus Thunb.的植株。 供试试剂:无水乙
醇为国产分析纯,茶多酚(福州日冕科技开发有限公司
提供,纯度 99%,儿茶素含量>92%)。 供试仪器:萃取系
统由 1 台家用微波炉改装而成〔G80F23DASL-DN(S0)
型格兰仕微波炉〕[4],UVmini-1240 型紫外分光光度计
(日本岛津公司),TGL-16G型台式离心机。
1.2 试验方法
1.2.1 植物样品处理及微波浸提 蓬蘽植株野外采集
后立即运回实验室,取全株叶片,经混合、洗涤、自然
晾干、粉碎后备用。 称取 1 g蓬蘽叶粉末置于烧杯中,
按一定料液比加入一定浓度乙醇,微波处理,固液分
离,检测提取率。
1.2.2 测定波长的选择 将茶多酚标准品配制成浓度为
0.5 g/L的水溶液,在 190~700 nm波长范围内,用紫外分
光光度计扫描,可知其分别在 205 nm和 278 nm处有最
大吸收峰,选取 λ=278 nm作为本试验测定的波长[5]。
1.2.3 标准曲线的绘制 分别量取 0、0.004、0.008、
0.012、0.016、0.020、0.024、0.028、0.032、0.036、0.040 mL
浓度为 0.5 g/L的茶多酚对照品溶液, 定容至 10 mL,
以蒸馏水为参比,测定吸光度,根据浓度与吸光度绘制
标准曲线,得出拟合曲线方程。
1.2.4 微波辐射提取茶多酚的单因素试验 微波提
取单因素试验选择提取溶剂、微波功率、加热时间和
料液比进行, 分别考察这 4 个因子对茶多酚浸出量的
影响,选择最佳提取条件。
1.2.5 提取工艺的正交试验设计 经单因素试验,设
计以乙醇溶液为提取溶剂,选取溶剂浓度、微波功率、
加热时间、料液比例为主要考察因素,以茶多酚吸光
度为考察指标,用正交表 L9(34) 进行 4 因素 3 水平正
交试验,试验因素水平见表 1。
1.2.6 提取率的计算及提取级数 在各试验处理条
件下, 多次浸提一定量的蓬蘽叶粉末, 直至浸提液无
色,分别收集各次有色浸提液,测定其体积(V) 和吸光
度(A),然后合并各次提取液,得到总体积(V 总) 及总吸
光度(A 总)。 每次的提取率用以下公式计算,然后根据
各次的提取率,确定提取级数。
提取率(%)=〔(A×V)/(A 总×V 总)〕×100
2 结果与分析
2.1 标准曲线
从试验结果(图 1)可以看出,茶多酚浓度与吸光
度呈线性关系, 线性方程为 y=0.0981x+0.0052 (R2=
0.9983)。
2.2 蓬蘽叶中茶多酚微波辐射提取的单因素试验结
果
2.2.1 提取溶剂浓度对提取率的影响 称取 1 g 的蓬
蘽叶粉末置于烧杯中, 分别加入等体积的不同浓度乙
醇,用 320 W的微波加热 60 s,静置冷却至室温,离心
分离得上清液,取 0.01 mL上清液定容至 10 mL,测吸
光度。
从试验结果(图 2)可以看出,乙醇浓度为 60%时
提取效果最好,当乙醇浓度高于或低于 60%时,提取
率均较低。 这可能是由于乙醇浓度低时,水分较多,而
水的沸点比乙醇高,加热后温度上升不够,提取效果不
理想;而当乙醇浓度高时,因乙醇含量较高,提取液温
度高,茶多酚可能在高温下氧化损失。
2.2.2 微波功率对提取率的影响 称取 1 g 蓬蘽叶粉
末,加入 10 mL 浓度为 60%的乙醇,在不同的微波功
率下加热 60 s 后,静置冷却至室温,离心分离得上清
图 1 茶多酚浓度与吸光度关系标准曲线
121
图 5 料液比对茶多酚提取率的影响
图 2 乙醇浓度对茶多酚提取率的影响
液,取 0.01 mL上清液定容至 10 mL,测吸光度。
从试验结果(图 3)可以看出,在不同的功率下,
茶多酚提取率明显不同。 其原因是不同种类的物质
对微波具有不同的吸收能力。 物质的这种特性可以
用耗散因子来表示, 耗散因子又可通过控制微波辐
射频率和功率来改变, 从而使某种萃取组分微波吸
收达到最大, 来提高萃取速率和选择性萃取某种组
分的目的 [6]。 图 3 数据表明,在 320 W 时,茶多酚提
取效率最佳。
2.2.3 加热时间对提取率的影响 在功率为 320 W
的条件下, 对蓬蘽叶粉末和乙醇混合液分别加热不同
时间后,静置冷却至室温,离心分离得上清液,取 0.01
mL上清液定容至 10 mL,测吸光度。
从试验结果 (图 4)可以看出 ,当微波加热时间
达到 60 s 时,溶剂对茶多酚的提取效果最好。 而随
着时间的增加,提取率逐渐减小,原因可能是在微波
辐射过程中,电磁波把能量直接传播到茶叶内部,使
之瞬时加热,而茶多酚对热稳定性不好,导致提取率
下降。
2.2.4 料液比对提取率的影响 在 320 W 条件下,
称取 1 g 蓬蘽叶粉末,用 60%乙醇配制 5 种不同料
液比 (W/V)的混合液,在微波炉中加热 60 s,静置冷
却至室温,离心分离得上层清液,取 0.01 mL 上清液
定容至 10 mL,测吸光度,研究不同料液比对提取率的
影响。
从试验结果(图 5)可以看出,当料液比大于 1∶10
时,即可以把大部分茶多酚浸取出来,随着溶剂量的增
加,提取率提高不大。 为节约溶剂,减少回收溶剂带来
的困难,可选择物料比为 1∶10。
2.3 提取工艺正交试验结果
正交试验数据处理结果(表 2~3)表明,影响微波法
提取茶多酚的因素主次顺序为: D>C>A>B, 即料液比
对微波法提取茶多酚的影响最大, 微波辐射时间的影
响次之,萃取液乙醇的浓度和微波功率的影响较小;得
出最佳提取条件组合:A1B2C2D2, 即乙醇浓度 40%、微
波功率 320 W、加热时间 60 s、料液比 1∶10。
正交试验方差分析结果见表 3。 由表 3可知,加热
时间和料液比对蓬蘽叶中的茶多酚提取率影响极显
著,乙醇浓度对其影响显著。
2.4 不同提取级数对提取率的影响
按上述较优的提取工艺,取等量蓬蘽叶粉末,按料
液比为 1∶10,加入 40%的无水乙醇,在微波功率 320W
图 3 微波功率对茶多酚提取率的影响
图 4 加热时间对茶多酚提取率的影响
122
22222222222222222222222222222222222222222222222
[4] 方国斌,余红.生物农药的发展现状及管理对策[J].农药科学
与管理,2002,23(2):27-28.
[5] 刘清术,刘前刚,陈海荣.生物农药的研究动态、趋势及前景
展望[J].农药研究与应用,2007,11(1):17-20.
[6] 李兰松,魏文珑,赵秋勇.生物农药及其发展思路的探讨 [J].
农药科学与管理,2007,28(6):45-51.
[7] 纪明山,谷祖敏,张杨 .生物农药研究与应用现状及发展前
景[J].沈阳农业大学学报,2006,37(4):545-550.
[8] 田志环.我国生物生物农药发展现状及对策[J].河北农业科
学,2008,12(3):73-74.
[9] 徐丽,张怡轩,王勇,等.我国微生物农药的应用现状与发展
前景展望[J].安徽农业科学,2007,35(27):8540—8541.
[10] 邱德文 .我国生物农药现状分析与发展趋势 [J].植物保护,
2007,33(5):27-32.
[11] 马永生,韩德伟,韩秋香.生物农药及其应用现状与对策 [J].
吉林农业科学,2007,32(4):43-45.
[12] 王淑敏.生物农药与化学农药的辩证审视[J].安徽农业科学,
2008,36(16):6849-6852.
[13] 宋仲容,高志强,何家洪.农药研究现状及应用评述 [J].农机
化研究,2007(7):10-12.
[14] 林琳.浅谈生物农药的发展及特点[J].农技服务,2007,24(10):
43-57.
茶多酚浓度
(g/mL)
0.154
0.187
0.096
0.138
0.126
0.163
0.131
0.085
0.169
表 2 茶多酚微波提取工艺正交试验方案与茶多酚提取率结果
D
1
2
3
3
1
2
2
3
1
0.449
0.481
0.319
0.150
0.160
0.106
0.054
C
1
2
3
2
3
1
3
1
2
0.402
0.494
0.353
0.134
0.165
0.118
0.047
B
1
2
3
1
2
3
1
2
3
0.423
0.398
0.428
0.141
0.133
0.143
0.010
A
1
1
1
2
2
2
3
3
3
0.437
0.427
0.385
0.146
0.142
0.128
0.017
试验号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
K1
K2
K3
k1
k2
k3
R
提取次数
1
2
3
4
5
提取率(%)
67.26
21.52
7.27
3.11
0.84
表 4 不同提取次数对茶多酚提取率的影响
显著性
*
-
**
**
F 值
6.19
3.32
47.63
66.68
均方
5.076E-04
2.723E-04
3.903E-03
5.464E-03
8.194E-05
自由度
2
2
2
2
9
17
平方和
1.015E-03
5.446E-04
7.806E-03
1.093E-02
7.375E-04
2.013E-02
方差来源
A
B
C
D
误差 Error
SST
表 3 正交试验方差分析结果
注: F0.05(2,9)=4.256,F0.01(2,9)=8.022;“*”表示因素影响显著; **
表示因素影响极显著。
下加热 60 s后,冷却至室温,离心分离。按上述方法进
行反复提取, 直至浸出液吸光度基本接近为 0 时,可
认为茶多酚基本提取完全,计算各次提取率,结果如
表 4所示。
由表 4 可知,经过 2 次浸提后,茶多酚的提取率
已达到 88.78%,茶多酚提取量随着提取次数的增加而
增加,但次数过多,所消耗溶剂的量增大,为节约溶剂,
选择浸提 2 次即可。
3 结语
采用一定浓度的乙醇溶液作溶剂, 在微波辐射下
可从蓬蘽叶中提取茶多酚。 溶剂浓度、加热时间、微波
功率、乙醇溶液中蓬蘽叶的浓度和提取级数对茶多酚
的提取率均有一定的影响. 微波辅助萃取茶多酚适宜
的工艺条件为: 提取溶剂为 40%乙醇; 微波功率 320
W;提取时间 60 s;蓬蘽叶在 60%乙醇溶液中料液比
为 1∶10;2级提取。 此条件下茶多酚收率为 88.78%。
参考文献:
[1] 肖伟祥,李纯,王勇. 茶多酚抗氧化活性的研究[J]. 蚕桑茶
叶通讯,1991(3):5-7.
[2] 刘蒙佳,陈锦屏 . 茶多酚提取方法的研究进展 [J]. 现代生
物医学进展,2006,6(7):70-72.
[3] 陈炳华,刘剑秋 . 福建省悬钩子属药用植物资源 [J]. 中草
药,2001,32(6):551-554.
[4] 宋建红,汪建华. 用微波萃取法提取茶叶中茶多酚的工艺
改进研究[J]. 浙江化工,2006,37(2):1-4.
[5] 程慧青,肖荔人,林云珠,等. 微波法提取茶多酚工艺优化
实验[J]. 福建农业科技,2006(2):51-53.
[6] 荆琪,邓宇 .茶叶中茶多酚的微波辅助提取 [J]. 皮革化工,
2003,20(3):41-44.
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